轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械滾動(dòng)軸承發(fā)熱原因

本文主要是關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械滾動(dòng)軸承的相關(guān)介紹，并著重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械滾動(dòng)軸承發(fā)熱原因進(jìn)行了詳盡的闡述。

滾動(dòng)軸承

滾動(dòng)軸承（rollingbearing）是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布， 引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用。

作用

支承轉(zhuǎn)動(dòng)的軸及軸上零件，并保持軸的正常工作位置和旋轉(zhuǎn)精度，滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。

結(jié)構(gòu)

滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)由部分組成

1.外圈——裝在軸承座孔內(nèi)，一般不轉(zhuǎn)動(dòng)

2.內(nèi)圈——裝在軸頸上，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)

3.滾動(dòng)體——滾動(dòng)軸承的核心元件

4.保持架——將滾動(dòng)體均勻隔開(kāi)，避免摩擦

潤(rùn)滑劑也被認(rèn)為是滾動(dòng)軸承第五大件，它主要起潤(rùn)滑、冷卻、清洗等作用

滾動(dòng)軸承特征

1.專(zhuān)業(yè)化

軸承零件加工中，大量采用軸承專(zhuān)用設(shè)備。如鋼球加工采用磨球機(jī)、研磨機(jī)等設(shè)備。專(zhuān)業(yè)化的特點(diǎn)還體現(xiàn)在軸承零件的生產(chǎn)上，如專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)鋼球的鋼球公司、專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)微型軸承的微型軸承廠等。

2. 先進(jìn)性

由于軸承生產(chǎn)的大批量規(guī)模要求，使得其使用先進(jìn)的機(jī)床、工裝和工藝成為可能。如數(shù)控機(jī)床、三爪浮動(dòng)卡盤(pán)及保護(hù)氣氛熱處理等。

3.自動(dòng)化

軸承生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)化為其生產(chǎn)自動(dòng)化提供了條件。在生產(chǎn)中大量采用全自動(dòng)、半自動(dòng)化專(zhuān)用和非專(zhuān)用機(jī)床，且生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)逐步推廣應(yīng)用。如熱處理自動(dòng)線(xiàn)及裝配自動(dòng)線(xiàn)等。

基本特點(diǎn)

好處

（1）。節(jié)能顯著。由于滾動(dòng)軸承自身運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使其摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑動(dòng)軸承，可減少消耗在摩擦阻力的功耗，因此節(jié)能效果顯著。從理論分析及生產(chǎn)實(shí)踐中，主軸承采用滾動(dòng)軸承的一般小型球磨機(jī)節(jié)電達(dá)30%~35%，中型球磨機(jī)節(jié)電達(dá)15%~20%，大型球磨機(jī)節(jié)電可達(dá)10%~20%。由于球磨機(jī)本身是生產(chǎn)中的耗能大戶(hù)，這將意味著可節(jié)約一筆及其可觀的費(fèi)用。

（2）。維修方便，質(zhì)量可靠。采用滾動(dòng)軸承可以省去巴氏合金材料的熔煉、澆鑄及刮瓦等一系列復(fù)雜其技術(shù)要求甚高的維修工藝過(guò)程以及供油、供水冷卻系統(tǒng)，因此維修量大大減少。而且滾動(dòng)軸承由于是由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家制造，質(zhì)量往往得到保證。也給球磨機(jī)使用廠家?guī)?lái)了方便。

優(yōu)點(diǎn)

1、摩擦阻力小，功率消耗小，機(jī)械效率高，易起動(dòng)；

2、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，具有互換性，便于安裝拆卸，維修方便；

3、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，軸向尺寸更為縮小；

4、精度高，負(fù)載大，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；

5、部分軸承具有自動(dòng)調(diào)心的性能；

6、適用于大批量生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高；

7、傳動(dòng)摩擦力矩比流體動(dòng)壓軸承低得多，因此摩擦溫升與功耗較低；

8、起動(dòng)摩擦力矩僅略高于轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩；

9、軸承變形對(duì)載荷變化的敏感性小于流體動(dòng)壓軸承；

10、只需要少量的潤(rùn)滑劑便能正常運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間提供潤(rùn)滑劑；

11、軸向尺寸小于傳統(tǒng)流體動(dòng)壓軸承；

12、可以同時(shí)承受徑向和推力組合載荷；

13、在很大的載荷-速度范圍內(nèi)，獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以獲得優(yōu)良的性能；

14、軸承性能對(duì)載荷、速度和運(yùn)行速度的波動(dòng)相對(duì)不敏感。

缺點(diǎn)

1、噪音大。

2、軸承座的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

3、成本較高。

4、即使軸承潤(rùn)滑良好，安裝正確，防塵防潮嚴(yán)密，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，它們最終也會(huì)因?yàn)闈L動(dòng)接觸表面的疲勞而失效。

性能

調(diào)心性能

軸中心線(xiàn)相對(duì)軸承座孔中心線(xiàn)傾斜時(shí)，軸承仍能正常工作的能力。雙列向心球面球軸承和雙列向心球面滾子軸承具有良好的調(diào)心性能。滾子軸承和滾針軸承不允許內(nèi)、外圈軸線(xiàn)有相對(duì)傾斜。各類(lèi)滾動(dòng)軸承允許的傾斜角不同，如單列向心球軸承為8′～16′，雙列向心球面球軸承為2°～3°，圓錐滾子軸承≤2′。

極限轉(zhuǎn)速 在一定載荷和潤(rùn)滑條件下軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速。極限轉(zhuǎn)速與軸承類(lèi)型、 尺寸、精度、 游隙、保持架、負(fù)荷和冷卻條件等有關(guān)。軸承工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于極限轉(zhuǎn)速。選用高精度軸承、 改善保持架結(jié)構(gòu)和材料、采用油霧潤(rùn)滑、改善冷卻條件等，都可以提高極限轉(zhuǎn)速。

軸承潤(rùn)滑

主要有脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。采用脂潤(rùn)滑不易泄漏、易于密封、使用時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便且油膜強(qiáng)度高，但摩擦力矩比油潤(rùn)滑大，不宜用于高速。軸承中脂的裝填量不應(yīng)超過(guò)軸承空間的1/2～1/3，否則會(huì)由于攪拌潤(rùn)滑劑過(guò)多而使軸承過(guò)熱。油潤(rùn)滑冷卻效果好，但密封和供油裝置較復(fù)雜。油的粘度一般為 0.12～0.2厘米/秒。負(fù)荷大，工作溫度高時(shí)宜選用粘度高的油，轉(zhuǎn)速高時(shí)選用粘度低的油。潤(rùn)滑方式有油浴潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑和壓力供油潤(rùn)滑等。油浴潤(rùn)滑時(shí)，油面應(yīng)不高于最下方的滾動(dòng)體中心。若按彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論設(shè)計(jì)軸承和選擇潤(rùn)滑劑粘度，則接觸表面將被油膜隔開(kāi)。這時(shí)，在穩(wěn)定載荷作用下，軸承壽命可提高很多倍。

現(xiàn)代機(jī)器、儀器等設(shè)備正向高速、重載、精密、輕巧等方面發(fā)展，這對(duì)滾動(dòng)軸承提出許多新的要求，如在減小尺寸的同時(shí)要求軸承保持甚至提高額定負(fù)荷，采用新技術(shù)改進(jìn)工藝，提高制造精度，降低成本。通用滾動(dòng)軸承已很難滿(mǎn)足各式各樣的要求，對(duì)生產(chǎn)量大的機(jī)器設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)制造專(zhuān)用軸承，在加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，增加品種，擴(kuò)大專(zhuān)用軸承的比例?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展還需要在特殊工況下工作的特種軸承，如在高速、高溫、低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)或在酸、堿等介質(zhì)中工作的軸承。

轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械滾動(dòng)軸承發(fā)熱原因

（1）原因：軸承精度低

方法：選用規(guī)定精度等級(jí)的軸承。

（2）原因：主軸彎曲或箱體孔不同心

方法：修復(fù)主軸或箱體。

（3）原因：皮帶過(guò)緊

方法：調(diào)整皮帶使松緊適當(dāng)。

（4）原因：潤(rùn)滑不良

方法：選用規(guī)定牌號(hào)的潤(rùn)滑材料并適當(dāng)清潔。

（5）原因：裝配質(zhì)量低

方法：提高裝配質(zhì)量。

（6）原因：軸承內(nèi)外殼跑圈

方法：更換軸承及相關(guān)磨損部件。

（7）軸向力太大

方法：清洗、調(diào)正密封口環(huán)間隙要求0.2～0.3mm之間，更正葉輪平衡孔直徑及校驗(yàn)靜平衡值。

（8）軸承損壞

方法：更換軸承。

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見(jiàn)故障的診斷方法

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)好壞，對(duì)安全生產(chǎn)有著重要的影響。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行狀況差可能引起工藝參數(shù)變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)還可能釀成事故。因?yàn)橛蓹C(jī)械振動(dòng)引起的設(shè)備損壞率很高，而振動(dòng)信號(hào)中含有豐富的機(jī)械狀態(tài)信息量，很多機(jī)器設(shè)計(jì)是否合理、零部件是否存在缺陷、材質(zhì)好壞、制造和安裝質(zhì)量是否符合要求、運(yùn)行操作是否正常等諸多原因產(chǎn)生的故障，都能從振動(dòng)狀態(tài)信息中反映出來(lái)68，而且振動(dòng)信號(hào)易于拾取，于是運(yùn)用振動(dòng)監(jiān)測(cè)來(lái)解決轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)問(wèn)題，便成為改善設(shè)備運(yùn)行狀況的有效途徑之一。

振動(dòng)就是機(jī)械系統(tǒng)隨著時(shí)間在其平衡位置附近作微小的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)監(jiān)測(cè)就是在不停機(jī)的情況下，采集設(shè)備振動(dòng)信號(hào)，判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常，如異常，則分析診斷異常的原因、部位、嚴(yán)重程度，并提出針對(duì)陛的操作和維修建議。

一、常用振動(dòng)分析方法

常用的振動(dòng)分析方法有波形、頻譜、相位分析及解調(diào)分析法。頻譜圖顯示振動(dòng)信號(hào)中的各種頻率成分及其幅值，不同的頻率成分往往與一定的故障類(lèi)別相關(guān)。波形圖是對(duì)振動(dòng)信號(hào)在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行的處理，可從波形圖上觀察振動(dòng)的形態(tài)和變化，波形圖對(duì)于不平衡、松動(dòng)、碰摩類(lèi)故障的診斷非常重要。雙通道相位分析通過(guò)同時(shí)采集兩個(gè)部位的振動(dòng)信號(hào)，從相位差異中可以對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行有效的鑒別。解調(diào)是提取低幅值、高頻率的沖擊信號(hào)，通過(guò)包絡(luò)分析，給出高頻沖擊信號(hào)及其諧頻，此技術(shù)在監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承故障信號(hào)方面較為有效。

二、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見(jiàn)故障振動(dòng)特征及案例分析

1、不平衡

轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)的故障。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，制造和安裝誤差，材質(zhì)不均勻造成

的質(zhì)量偏心，以及轉(zhuǎn)子運(yùn)行過(guò)程中由于腐蝕、結(jié)垢、交變應(yīng)力作用等造成的零部件局部損壞、脫落等，都會(huì)使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用，發(fā)生異常振動(dòng)。

轉(zhuǎn)子不平衡的主要振動(dòng)特征：

1）振動(dòng)方向以徑向?yàn)橹?，懸臂式轉(zhuǎn)子不平衡可能會(huì)表現(xiàn)出軸向振動(dòng)；

2）波形為典型的正弦波；

3）振動(dòng)頻率為工頻，水平與垂直方向振動(dòng)的相位差接近90度。

案例：某風(fēng)裝置泵軸承箱靠聯(lián)軸器側(cè)表面振動(dòng)烈度水平13．2 mm／s，垂直11.8 mm／s，軸向12．0 mm／s。各方向振動(dòng)都為工頻成分，水平、垂直波形為正弦波，水平振動(dòng)頻譜如圖1所示，水平振動(dòng)波形如圖2所示。再對(duì)水平和垂直振動(dòng)進(jìn)行雙通道相位差測(cè)量，顯示相位差接近90度。診斷為不平衡故障，并且不平衡很可能出現(xiàn)在聯(lián)軸器部位。

解體檢查未見(jiàn)零部件的明顯磨損，但聯(lián)軸器經(jīng)檢測(cè)存在偏心，動(dòng)平衡操作時(shí)對(duì)聯(lián)軸器相應(yīng)部位進(jìn)行打磨校正后振動(dòng)降至2.4 mm／s。

2、不對(duì)中

轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸系不對(duì)中和軸承不對(duì)中兩種情況。軸系不對(duì)中是指轉(zhuǎn)子聯(lián)接后各轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)不在同一條直線(xiàn)上。軸承不對(duì)中是指軸頸在軸承中偏斜，軸頸與軸承孔軸線(xiàn)相互不平行。通常所講不對(duì)中多指軸系不對(duì)中。

不對(duì)中的振動(dòng)特征：

1）最大振動(dòng)往往在不對(duì)中聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承上，振動(dòng)值隨負(fù)荷的增大而增高；

2）平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)，振動(dòng)頻率為2倍工頻，同時(shí)也存在工頻和多倍頻，但以工頻和2倍工頻為主；

3）平行不對(duì)中在聯(lián)軸節(jié)兩端徑向振動(dòng)的相位差接近180度；

4）角度不對(duì)中時(shí)，軸向振動(dòng)較大，振動(dòng)頻率為工頻，聯(lián)軸器兩端軸向振動(dòng)相位差接近180度

案例：某高速泵由振動(dòng)頻譜圖（圖3）可以看出，50 Hz（電機(jī)工頻）及其2倍頻幅值顯著，且2倍頻振幅明顯高于工頻，初步判定為不對(duì)中故障。再測(cè)量泵軸承箱與電機(jī)軸承座對(duì)應(yīng)部位的相位差，發(fā)現(xiàn)接近180度。

解體檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器有2根聯(lián)接螺栓斷裂，高速軸上部徑向軸瓦有金屬脫落現(xiàn)象，軸瓦間隙偏大；高速軸止推面磨損，推力瓦及惰性軸軸瓦的間隙偏大。檢修更換高速軸軸瓦、惰性軸軸瓦及聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓后，振動(dòng)降到A區(qū)。

3、松動(dòng)

機(jī)械存在松動(dòng)時(shí)，極小的不平衡或不對(duì)中都會(huì)導(dǎo)致很大的振動(dòng)。通常有三種類(lèi)型的機(jī)械松動(dòng)，第一種類(lèi)型的松動(dòng)是指機(jī)器的底座、臺(tái)板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動(dòng)，或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形，此類(lèi)松動(dòng)表現(xiàn)出的振動(dòng)頻譜主要為1x。第二種類(lèi)型的松動(dòng)主要是由于機(jī)器底座固定螺栓的松動(dòng)或軸承座出現(xiàn)裂紋引起，其振動(dòng)頻譜除1X外，還存在相當(dāng)大的2X分量，有時(shí)還激發(fā)出1／2X和3X振動(dòng)分量。第三種類(lèi)型的松動(dòng)是由于部件間不合適的配合引起的，產(chǎn)生許多振動(dòng)諧波分量，如1X、2X、6868，nX，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生1／2X、1／3X、6868等分?jǐn)?shù)諧波分量。這時(shí)的松動(dòng)通常是軸承蓋里軸瓦的松動(dòng)、過(guò)大的軸承間隙、或者轉(zhuǎn)軸上零部件存在松動(dòng)。

案例：某風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大，軸承箱最大振動(dòng)16．9 mm／s。該機(jī)為懸臂式離心式風(fēng)機(jī)，最大振動(dòng)在軸承箱靠葉輪側(cè)，倍頻豐富，初步判斷存在松動(dòng)。監(jiān)測(cè)四個(gè)地腳，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)地腳03（靠葉輪側(cè)）振動(dòng)較大，約9 mm／s，其余三個(gè)地腳振動(dòng)分別為0．5 mm／s、1．8 mm／s和2．0 mm／s，很明顯03地腳有松動(dòng)。

由引風(fēng)機(jī)地腳03垂直振動(dòng)頻譜圖（圖4）可以看出，1X、2X較大，還有較多的諧波成分。緊固地腳螺栓后軸承箱最大振動(dòng)降至4.2 mm／s，仍偏大，分析應(yīng)該還存在軸承或軸上零件配合松動(dòng)。解體檢查引風(fēng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)軸承與壓蓋緊力不足，加銅墊片調(diào)整壓蓋緊力后振動(dòng)降到2.7 mm／s。

案例：某風(fēng)機(jī)非聯(lián)軸器端軸承箱振動(dòng)大幅上升，最大振動(dòng)軸向方向?yàn)?4.8 mm/s。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)記錄列于表1。水平、垂直、軸向振動(dòng)均表現(xiàn)出2倍工頻顯著，且垂直、軸向2倍工頻幅值大于工頻成分。

因軸支承為滑動(dòng)軸承，據(jù)相關(guān)振動(dòng)分析理論，軸瓦松動(dòng)將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的振動(dòng)，振動(dòng)頻率一般為1／2或2倍轉(zhuǎn)速頻率，初步分析可能存在軸承壓蓋緊力不足，建議先檢查軸承壓蓋緊力。檢查驗(yàn)證確實(shí)存在壓蓋緊力不足，調(diào)整后振動(dòng)降至B區(qū)。

4、流體擾動(dòng)

高速離心泵中的流體，從葉輪的流道中流出，進(jìn)入擴(kuò)壓器或蝸殼時(shí)，如果流體的流動(dòng)方向與葉片角度不一致，流道中就產(chǎn)生很大的邊界層分離、混流和逆向流動(dòng)，流體對(duì)擴(kuò)壓器葉片和蝸殼隔舌的沖擊，將使流體在管道中引起很大的壓力脈動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)，這種壓力波又可能反射到葉輪上，激發(fā)轉(zhuǎn)子振動(dòng)，振動(dòng)頻率為葉輪葉片數(shù)乘以轉(zhuǎn)速（稱(chēng)葉片過(guò)流頻率）或其倍數(shù)。在工藝流量與泵額定流量偏差較大或葉輪出口與蝸殼對(duì)正不良時(shí)，過(guò)流頻率振動(dòng)明顯，稱(chēng)流體擾動(dòng)。一般把葉輪外緣和開(kāi)始卷曲處的距離拉大，能夠緩和壓力脈動(dòng)并減小振幅。

結(jié)語(yǔ)

關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械滾動(dòng)軸承的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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